CN106854405A - 抗静电涂料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了抗静电涂料及其应用，该抗静电涂料包括：基体树脂5‑20重量份；抗静电剂1‑10重量份；无机粘结剂1‑5重量份；助剂0.5‑3重量份；溶剂60‑100重量份。该抗静电涂料中抗静电剂添加量比较少，成本相对比较低，起抗静电作用的抗静电剂为永久性抗静电剂，不受环境湿度的影响，表现出良好的抗静电、防尘、耐污效果，能够明显降低制品表面长期工作的积灰量。

Description

抗静电涂料及其应用
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体的，涉及抗静电涂料及其应用，更具体的，涉及抗静电涂料、工件和电器。
背景技术
风扇叶片是重要的电风扇功能件和外观件之一，它一般采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)本体。该类材料导电性差，在家居环境中极易产生静电累积，从而对空气中的灰尘产生吸附作用，导致风叶表面产生灰尘的积累对其外观及运转性能造成诸多负面影响。现有的抗静电涂层应用于风扇叶片表面无法达到明显效果，目前也没有抗静电防尘耐污涂层应用于风扇叶片的报道。
因而，目前的抗静电技术仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本发明是基于发明人的以下发现而完成的：
现有的涂层产品一般在涂料里添加银粉、铜粉、镍粉等金属粉末达到抗静电的效果，也有的涂层产品通过在涂料里添加些含有亲水、亲油基团的表面活性剂达到抗静电的效果，由于添加的金属粉或表面活性剂与树脂本身不完全相容，因此抗静电剂会从树脂内部迁移到树脂表面，直至完全消耗，因而其作用效果仅在一定时间范围内有效。抗静电剂需要添加较大的添加量才能达到抗静电的效果，成本也比较高，且制品抗静电寿命不长，抗静电效果易受环境湿度的影响，达不到防尘的效果。另外，制品表面粘附水膜也更容易粘附灰尘，从而起不到防污的作用。对此，本发明的发明人进行了深入研究，希望能够提出一种可以有效解决材料表面微尘的吸附和积累的涂层产品。经过大量探索和实验验证，发明人提出了一种新型抗静电防尘耐污涂料。
有鉴于此，在本发明的第一方面，本发明提供了一种抗静电涂料。根据本发明的实施例，该抗静电涂料包括：基体树脂5-20重量份；抗静电剂1-10重量份；无机粘结剂1-5重量份；助剂0.5-3重量份；溶剂60-100重量份。发明人发现，该抗静电涂料中抗静电剂添加量比较少，成本相对比较低，起抗静电作用的抗静电剂为永久性抗静电剂，不受环境湿度的影响，表现出良好的抗静电、防尘、耐污效果，能够明显降低制品表面长期工作的积灰量。
根据本发明的实施例，所述基体树脂为分子量为35000～8000、软化点为120℃～160℃的线性高分子。
根据本发明的实施例，所述基体树脂包括选自苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、氯丁橡胶、丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述抗静电剂选自掺杂纳米无机颗粒，炭黑，石墨，金属粉末和多壁碳纳米管。
根据本发明的实施例，所述掺杂纳米无机颗粒选自掺杂纳米氧化硅和掺杂纳米金属氧化物，优选为掺杂纳米氧化硅、掺杂纳米氧化铁、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米氧化钛、掺杂纳米氧化锡中的至少一种，其中，掺杂元素包括F和Sb中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述掺杂元素F以FNH4和HF中的至少一种形式提供，所述掺杂元素Sb以三氧化二锑形式提供。
根据本发明的实施例，所述无机粘接剂为氢氧化物、无机盐和蒸馏水的混合物，其中，所述氢氧化物包括选自氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾和氢氧化钙中的至少一种，所述无机盐选自硅酸盐和磷酸盐，其中，所述硅酸盐包括Na2SiO3、K2SiO3和CaSiO3中的至少一种，所述磷酸盐包括AlPO4、Mg3(PO4)2和Ca3(PO4)2中的至少一种。
根据本发明的实施例，氢氧化物、无机盐和蒸馏水的质量比为(1～3)：(10～15)：(70～90)。
根据本发明的实施例，所述助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的至少一种，优选为正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三氯硅烷、甲氧基三甲基硅烷、六甲基二硅胺烷、2,2-二(烯丙基氧甲基)-1-丁氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯和(乙酰乙酸乙酯基)二异丙氧基铝酸酯中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述溶剂包括乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯中的至少一种。
根据本发明的实施例，进一步包括分散剂。
根据本发明的实施例，所述分散剂包括优卡化学UNIQJET 9510，埃夫卡Efka4050，圣诺普科SN 5040，毕克BYK-103，毕克BYK-110，毕克BYK-9076、毕克BYK-180，道康宁DC-3，TROYSPERSE 98C中的至少一种。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种工件。根据本发明的实施例，该工件包括：本体，抗静电涂层，所述抗静电涂层设置在所述本体的表面，是利用前面所述的抗静电涂料形成的。该工件具有前面所述的抗静电涂料的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，所述工件为风扇叶片或风扇网罩。
在本发明的第三方面，本发明提供了一种电器。根据本发明的实施例，该电器包括前面所述的工件。该电器具有前面所述的抗静电涂料和工件的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，所述电器为风扇。
附图说明
图1显示了本发明实施例1的加速实验对比结果照片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的第一方面，本发明提供了一种抗静电涂料。根据本发明的实施例，该抗静电涂料包括：基体树脂5-20重量份；抗静电剂1-10重量份；无机粘结剂1-5重量份；助剂0.5-3重量份；溶剂60-100重量份。发明人发现，该抗静电涂料中抗静电剂添加量比较少，成本相对比较低，起抗静电作用的抗静电剂为永久性抗静电剂，不受环境湿度的影响，表现出良好的抗静电、防尘、耐污效果，能够明显降低制品表面长期工作的积灰量。
根据本发明的实施例，可以采用的基体树脂的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述基体树脂可以为分子量为35000～8000、软化点为120℃～160℃的线性高分子。由此，原料来源广泛，成本低廉，且与抗静电添加剂和其它添加剂的相容性好，可以进一步提高抗静电涂料的防尘、耐污效果和使用寿命。
根据本发明的实施例，所述基体树脂包括选自苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、氯丁橡胶、丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少一种。由此，能够进一步提高抗静电涂料的防尘、耐污效果和使用寿命。
根据本发明的实施例，所述抗静电剂选自掺杂纳米无机颗粒，炭黑，石墨，金属粉末和多壁碳纳米管。采用上述抗静电剂，不需要添加较大量即可达到理想的抗静电效果，成本较低，且为永久性抗静电剂，不会受环境湿度的影响，可以长期发挥防尘、耐污作用，可以大大降低制品表面的积尘量。
根据本发明的实施例，所述掺杂纳米无机颗粒选自掺杂纳米氧化硅和掺杂纳米金属氧化物，优选为掺杂纳米氧化硅、掺杂纳米氧化铁、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米氧化钛、掺杂纳米氧化锡中的至少一种，其中，掺杂元素包括F和Sb中的至少一种。由此，可以进一步提高抗静电涂料的防尘耐污性能。
根据本发明的实施例，抗静电剂也可选择单独添加炭黑(5～20质量％)或石墨(5～10质量％)或金属粉末(10～20质量％)，涂层可达到109Ω级别的抗静电效果。根据本发明的实施例，抗静电剂也可选择单独添加多壁碳纳米管，添加量在1～5质量％即可达到109Ω级别的抗静电效果，制品表面灰尘粘附量下降在10～20％区间。
根据本发明的实施例，所述掺杂元素F以FNH4和HF中的至少一种形式提供，所述掺杂元素Sb以三氧化二锑形式提供。由此，制备方便、操作容易。
根据本发明的实施例，所述无机粘接剂为氢氧化物、无机盐和蒸馏水的混合物，其中，所述氢氧化物包括选自氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾和氢氧化钙中的至少一种，所述无机盐选自硅酸盐和磷酸盐，其中，所述硅酸盐包括Na2SiO3、K2SiO3和CaSiO3中的至少一种，所述磷酸盐包括AlPO4、Mg3(PO4)2和Ca3(PO4)2中的至少一种。由此，可以大大提高抗静电涂料与制品表明的结合强度，提高抗静电涂层的使用性能。
根据本发明的实施例，在无机粘结剂中，氢氧化物、无机盐和蒸馏水的质量比为(1～3)：(10～15)：(70～90)。在该配比范围内的无机粘结剂具有良好的结合强度，且与其他成分能够协同作用，进一步提高抗静电涂料的防尘耐污效果。
根据本发明的实施例，所述助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的至少一种。在本发明的一些优选实施例中，所述助剂可以为正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三氯硅烷、甲氧基三甲基硅烷、六甲基二硅胺烷、2,2-二(烯丙基氧甲基)-1-丁氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯和(乙酰乙酸乙酯基)二异丙氧基铝酸酯中的至少一种。由此，可以有效改善抗静电涂料的成膜性能，以形成表明质量高的涂层。
根据本发明的实施例，可以选择的溶剂的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，所述溶剂包括乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯中的至少一种。由此，可以具有理想的蒸发速率，利于抗静电涂料形成性能良好的涂层，进而实现理想的防尘、耐污效果。
根据本发明的实施例，该抗静电涂料还可以进一步包括分散剂。由此，可以进一步提高抗静电涂料的分散性，进一步提高抗静电涂料的使用效果。
根据本发明的实施例，所述分散剂的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，跟随那几可以包括优卡化学UNIQJET9510，埃夫卡Efka4050，圣诺普科SN 5040，毕克BYK-103，毕克BYK-110，毕克BYK-9076、毕克BYK-180，道康宁DC-3，TROYSPERSE 98C中的至少一种。由此，抗静电涂料中各组分具有良好的分散性能，有利于提高抗静电涂料的使用性能。
根据本发明的实施例，该抗静电涂料的制备方法可以通过如下步骤进行：将基体树脂溶解于溶剂中，加入助剂和抗静电剂，再加入无机粘结剂，得到抗静电剂分散液，将该分散液超声混合均匀或者水浴条件下高速搅拌混匀后，得到抗静电涂料。在一些具体实施例中，可以将5wt％～20wt％基体树脂溶解于60wt％～85wt％溶剂中，加入0.5wt％～3wt％助剂和1wt％～10wt％抗静电剂，再加入1wt％～5wt％无机粘结剂，得到抗静电剂分散液，将该分散液超声30min～60min或者在水浴锅内40～60℃条件下高速搅拌混合均匀后，得到抗静电涂料。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种工件。根据本发明的实施例，该工件包括：本体，抗静电涂层，所述抗静电涂层设置在所述本体的表面，是利用前面所述的抗静电涂料形成的。该工件具有前面所述的抗静电涂料的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，形成涂层的步骤可以为：采用喷涂工艺，在基材上喷涂抗静电涂料，在常温下晾干24h或者低温鼓风箱内干燥6～8h，得到抗静电防尘涂层。也可采用浸涂和旋涂方法将涂料涂覆在基材表面形成涂层。
根据本发明的实施例，工件的具体种类不受特别限制，可以为任何需要抗静电涂层的工件。在本发明的一些实施例中，所述工件包括但不限于风扇叶片或风扇网罩。当将抗静电涂料应用于风扇叶片或风扇网罩时，可以大大降低风扇的防尘耐污效果，长时间工作后积尘量明显降低。
在本发明的第三方面，本发明提供了一种电器。根据本发明的实施例，该电器包括前面所述的工件。该电器具有前面所述的抗静电涂料和工件的所有特征和优点，在此不再一一赘述。
根据本发明的实施例，该电器的具体种类没有特别限制，可以为任何本领域已知的电器，例如包括但不限于风扇、空调等。在本发明的一个具体示例中，该电器为风扇。由于采用了前面所述的工件，该风扇具有良好的防尘耐污作用，长时间工作后的积尘量显著降低。
实施例1
抗静电涂料的制备：室温下，将20g丙烯酸树脂、10g经掺杂F元素的粒径为20纳米的纳米氧化锌、5g无机粘结剂溶液(氢氧化钠：硅酸钠(Na2SiO3)：磷酸铝(AlPO4)：蒸馏水＝2:10:3:85(质量比))和3g甲氧基三甲基硅烷加入到100g丁酮中，在40HZ、100W的超声机上超声60min，混合均匀后，得到抗静电涂料；
采用喷涂工艺，在风扇叶片上喷涂抗静电涂料，厚度约为1～10μm，将叶片移至通风良好出晾干24h，得到抗静电涂层。
进行5次平行实验，测得表面的平均表面电阻率为5.23*109Ω。同等条件下，进行加速实验。加速试验具体步骤为：将未处理的风扇和抗静电涂层处理的风扇随机的放置于风扇加速实验装置里，将各风扇档位开到最大，加速实验装置里持续运行10天，每天9点加灰50g，10天后风扇停止运行，取出称量各风扇叶片灰尘粘附量。经加速实验后，实验结果见图1和下表。从实验结果可以看出，相比未处理的风扇叶片，叶片表面灰尘粘附量下降了17.45％，具有比较明显的防尘效果。
实施例2
抗静电涂料的制备：室温下，将10g聚氨酯树脂、1g经掺杂F元素的粒径为20纳米的纳米氧化硅、3g无机粘结剂溶液(氢氧化铝：硅酸钾(K2SiO3)：磷酸铝(AlPO4)：蒸馏水＝1:7:3:70(质量比))和0.5g十二烷基三甲氧基硅烷加入到60g乙酸乙酯中，在40HZ、100W的超声机上超声60min，混合均匀后，得到抗静电涂料；
采用喷涂工艺，在风扇叶片上喷涂抗静电涂料，厚度约为1～10μm，将叶片移至通风良好出晾干24h，得到抗静电涂层。
实施例3
抗静电涂料的制备：室温下，将5g丙烯酸树脂、5g经掺杂F元素的粒径为20纳米的纳米氧化钛、1g无机粘结剂溶液(氢氧化钾：硅酸钾(K2SiO3)：磷酸钙(Ca3(PO4)2)：蒸馏水＝2:10:3:80(质量比))和1.5g全氟癸基三乙氧基硅烷加入到85g甲苯中，在40HZ、100W的超声机上超声60min，混合均匀后，得到抗静电涂料；
采用喷涂工艺，在风扇叶片上喷涂抗静电涂料，厚度约为1～10μm，将叶片移至通风良好出晾干24h，得到抗静电涂层。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种抗静电涂料，其特征在于，包括：
基体树脂 5-20重量份；
抗静电剂 1-10重量份；
无机粘结剂 1-5重量份；
助剂 0.5-3重量份；
溶剂 60-100重量份。
2.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于，所述基体树脂为分子量为35000～8000、软化点为120℃～160℃的线性高分子。
3.根据权利要求2所述的抗静电涂料，其特征在于，所述基体树脂包括选自苯乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、氯丁橡胶、丙烯酸树脂和聚氨酯树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于，所述抗静电剂选自掺杂纳米无机颗粒，炭黑，石墨，金属粉末和多壁碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的抗静电涂料，其特征在于，所述掺杂纳米无机颗粒选自掺杂纳米氧化硅和掺杂纳米金属氧化物，优选为掺杂纳米氧化硅、掺杂纳米氧化铁、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米氧化钛、掺杂纳米氧化锡中的至少一种，其中，掺杂元素包括F和Sb中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的抗静电涂料，其特征在于，所述掺杂元素F以FNH4和HF中的至少一种形式提供，所述掺杂元素Sb以三氧化二锑形式提供。
7.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于，所述无机粘接剂为氢氧化物、无机盐和蒸馏水的混合物，
其中，所述氢氧化物包括选自氢氧化钠、氢氧化铝、氢氧化钾和氢氧化钙中的至少一种，
所述无机盐选自硅酸盐和磷酸盐，其中，所述硅酸盐包括Na2SiO3、K2SiO3和CaSiO3中的至少一种，所述磷酸盐包括AlPO4、Mg3(PO4)2和Ca3(PO4)2中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的抗静电涂料，其特征在于，氢氧化物、无机盐和蒸馏水的质量比为(1～3)：(10～15)：(70～90)。
9.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于，所述助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的至少一种，优选为正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三氯硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三氯硅烷、甲氧基三甲基硅烷、六甲基二硅胺烷、2,2-二(烯丙基氧甲基)-1-丁氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯和(乙酰乙酸乙酯基)二异丙氧基铝酸酯中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于，所述溶剂包括乙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的抗静电涂料，其特征在于，进一步包括分散剂。
12.根据权利要求11所述的抗静电涂料，其特征在于，所述分散剂包括优卡化学UNIQJET 9510，埃夫卡Efka4050，圣诺普科SN 5040，毕克BYK-103，毕克BYK-110，毕克BYK-9076、毕克BYK-180，道康宁DC-3，TROYSPERSE 98C中的至少一种。
13.一种工件，其特征在于，包括：
本体，
抗静电涂层，所述抗静电涂层设置在所述本体的表面，是利用权利要求1-12中任一项所述的抗静电涂料形成的。
14.根据权利要求13所述的工件，其特征在于，为风扇叶片或风扇网罩。
15.一种电器，其特征在于，包括权利要求13或14所述的工件。
16.根据权利要求15所述的电器，其特征在于，所述电器为风扇。
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